[发明专利]一种3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法

权利要求书

1.一种3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，其特征在于包括步骤如下：

(1)将硬质相粉与铁基合金粉球磨，球磨介质采用酒精，球磨采用钢球，球料质量比(3～8)：1，球磨时间24h～48h，球磨后真空干燥并过筛得到混合粉末；

(2)将偶联剂钛酸酯溶解在有机溶剂中，加入步骤(1)的混合粉末中高速剪切混合，其中钛酸酯占混合粉末0.3～0.8wt.％，有机溶剂占混合粉末5～8wt.％；

(3)将有机单体和有机溶剂按照体积比1：4～4：1混合，并加入0.4～1.2wt.％的分散剂，配制成具有有机单体浓度20vol.％～80vol.％的预混液；

(4)将步骤(2)得到的钢结硬质合金原料粉末与步骤(3)得到的预混液按照体积比(3～4)：1混合，搅拌均匀可得到固相体积含量50～65vol.％的料浆；

(5)将步骤(4)得到的料浆装入3D凝胶打印机的料筒中，将所需要打印的制品形状导入计算机控制系统进行打印，打印所选用的喷嘴直径为0.1～1.0mm，打印层高为0.08～0.8mm，挤出速率为50.0～500.0mm³/min，打印速度为5～20mm/s，每完成一层打印，喷雾装置将向打印表面喷洒一层雾状的引发剂过氧化苯甲酰(BPO)和催化剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺(TEMED)实现边打印边固化；

(6)将打印所得到的坯体在30～50℃下真空干燥8～24h，将经过干燥的坯体在保护气氛中100～400℃脱脂5～10h，然后在真空中1200～1500℃进行高温烧结，烧结时间为1～2h，得到尺寸精度高、致密度高、表面质量好、综合力学性能优异的钢结硬质合金制品。

2.如权利要求1所述的3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，其特征在于：所述的硬质相粉为TiC、WC、Ti(C,N)中的一种，所述硬质相粉粒度为1～20微米，在合金中占5～60wt.％。

3.如权利要求1所述的3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，其特征在于：所述铁基合金粉是铁粉、不锈钢粉、高温合金粉、高速钢粉、工具钢粉中的一种；或者是在铁粉中添加铬铁粉、锰铁粉、硅铁粉、镍粉形成的混合粉；所述铁基合金粉的粒度是100～500目。

4.如权利要求1所述的3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，其特征在于：所述的有机单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的一种，所述的有机溶剂为甲苯、乙醇、邻二甲苯、异丙醇的一种。

5.如权利要求1所述的3D凝胶打印制备钢结硬质合金的方法，其特征在于：所述的分散剂为六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、焦磷酸钠中的一种。